Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Shpory_GIS.docx
Скачиваний:
7
Добавлен:
23.09.2019
Размер:
80.8 Кб
Скачать

1.Понятие «геоинфармационная система» и «геоинфармационная технология», место ГИС среди других информационных систем.Появление ГИС относятся к началу 60-х гг. 20 века. На этом этапе решались задачи с моделированием географического пространства. Термин географическая система(инф. Система) впервые был использован в 1963 г. (Р.Ф. Томлисон) при создании информационных сестем земельных ресурсов Канады.ГИС – инструменты управления пространственной информацией.Однозначное краткое определение этому явлению дать достаточно сложно. Географическая информационная система (ГИС) - это возможность нового взгляда на окружающий нас мир. Если обойтись без обобщений и образов, то ГИС - это современная компьютерная технология для картирования и анализа объектов реального мира, также событий, происходящих на нашей планете. Эта технология объединяет традиционные операции работы с базами данных, такими как запрос и статистический анализ, с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Эти возможности отличают ГИС от других информационных систем и обеспечивают уникальные возможности для ее применения в широком спектре задач, связанных с анализом и прогнозом явлений и событий окружающего мира, с осмыслением и выделением главных факторов и причин, а также их возможных последствий, с планированием стратегических решений и текущих последствий предпринимаемых действий.Наиболее полное определение ГИС представил R.Bil.ГИС называется система состоящая из аппаратных средств ПО, данных и пользователей, которая обеспечивает ввод, анализ и отображение пространственных и символьных данных.Геоинформационная технология – технология связанная с разработкой и эксплуатацией ГИС.

2. Основные понятия и определения ГИС: пространственные данные и объекты; атрибут; визуализация, пространственный анализ.Пространственные данные(геогр. данные) – цифровые данные о пространственных объектах включающие сведения об их местоположении и свойствах, пространственных и не пространственных атрибутах. Состоит из 2-ух взаимосвязанных частей:- тополого-геометрические данные; - атрибутивные данные

Пространственные объекты(геогр. объекты) – цифровая модель объекта местности содержащая набор позиционных данных и атрибутивных.Выделяют 5 типов пространственных данных:

Точечные ( В-мерные(ноль)),Линейные (одномерные),Полигональные (2-ух мерные),Поверхности (растровые изображения и регулярные сети),Трёхмерные

Слой – полный набор картографических объектов одного класса на заданной территории .

Атрибут – свойство, качественный или количественный признак характеризующий пространственный объект, но не связанный с его местоуказанием.Множество атрибутов формируют атрибутивные данные.Визуализация. Для многих типов пространственных операций конечным результатом является представление данных в виде карты или графика. Карта - это очень эффективный и информативный способ хранения, представления и передачи географической (имеющей пространственную привязку) информации. Раньше карты создавались на столетия. ГИС предоставляет новые удивительные инструменты, расширяющие и развивающие искусство и научные основы картографии. С ее помощью визуализация самих карт может быть легко дополнена отчетными документами, трехмерными изображениями, графиками и таблицами, фотографиями и другими средствами, например, мультимедийными.Пространственный анализ - группа функций, обеспечивающих анализ размещения, связей и иных пространственных отношений пространственных объектов, включая анализ зон видимости/невидимости, анализ соседства, анализ сетей, создание и обработку цифровых моделей рельефа и др.Наиболее мощным отличием ГИС от прочих информационных систем является возможность пространственного анализа. Это наиболее важные функции ГИС, и от их эффективности напрямую зависит эффективность и полезность самих ГИС.

3. Отличительные способности программного обеспечения ГИС 1.Ввод и редактирование данных: аналого-цифровое преобразование данных, методы векторизации, импорт готовых цифровых данных, контроль ошибок.2.Поддержка моделей пространственных данных: векторное, растровая модель данных и др.3.Хранение данных: проектирование и введение БД атрибутивной информации, поддержка функции СУБД( осуществление запросов, формирование отчётов, хранение пространственной информации).4.Преобразование систем координат и трансформация картографическихпроекций;5.Растрово-векторные преобразования( предоставляют возможности авто-преобразования форматов данных);6.Измерительные операции аналитической геометрии ( вычисления длин отрезков, площадей, периметров, углов и тд.)7.Полигональные операции ( включение определённой принадлежности точки к полигону, линии к полигону, наложение к полигону и др.);8.Пространственно-аналитические операции: анализ окрестностей, расчёт зоны видимости и не видимости, анализ сетей, расчёты и построения буферных зон.9.Пространственное моделирование – математически-статистический анализ пространственных размещений и временных рядов, межслойный корреляционный анализ взаимосвязи различных объектов.10.Цифровое моделирование рельефа и анализ поверхности( построение 3-х мерных моделей местности и расчёт показателей рельефа);11.Вывод данных.

4.Классификацию гис выполняют по нескольким особенностям: пространств. обхвату, обьекту и предметной области информационного моделирования, проблемной ориентации, функциональной возможности. По пространст. обхвату различают: глобальные, национальные,региональные, локальные. По проблемным ориентациям: инвентаризация обьектов и ресурсов, мониторинг, управление и планирование, поддержка принятия решения. По функц. возможностям: интернет гис-сервисы, векторизаторы, системы пространственно временного моделирования, системы обработки данных дистанционного зондирования.

5. Виды обьектов простр данных и их описание.

Обьектом информ-го моделированивания в гис является пространственный обьект. Базовым типом пространственных обьектов считают след: для векторной графики: 1. Точка( хар-ся, Х,У)2. Линия (набор координат)3. Замкнутая полилиния – полигон 4. Поверхность (двухмеорный обьект) 5. Ячейка – элемент разбиения земной поверхности линиями регулярной сети; для растровой графики: 1. Пискель – наименьшая состовляющая растрового изображения. Общее цифровове описание обьекта включает: наименование, указание местоположения, свойства, отношения(топологические свойства к которым относят разменость замкнутость простоту.)

6. Этапы разработки гис и их характеристика.

Этапы: 1. Анализ требования предъявляемых системе определение спецификаций 2. Проектирование 3. Кодирование 4. Тестирование 5. Эксплуатация и сопровождения. На первом этапе определяется состав картографической и атрибутивной БД. И функциональные треб к системе. На стадии проект разрабатываются алгоритмы задаваемые спецификацией, структура, функц-ия атрибитивной и картографическй БД, формируется общая структура вычислительной системы. Этап кодирования предусматривает написание программного кода реализующего ранее разработанные алгоритмы. Этап тестирования предусматривает проверку работоспособности программных функций. Делиться на 3 стадии: автономная, комплексная, системная. Разработанная гис проходит 3 этапа: опытно – производственная проверка, опытная эксплуатация, промышленная эксплуатация.

7. Инструментальные средства разработки программного обеспечения гис.

Разработка Гис осуществляется с помощью ПО одной из 3-х групп: 1 гр ПО – системы с наиболее широкими возможностями включающие ввод и хранение данных, сложные запросы, и имеющие собственную среду программирования. 2гр – программные компоненты или библиотеки которые содержат в себе ряд необходимых программных функций, как правило для них не разработан интерфейс. 3 гр ПО – все известные среды разработки Microsoft Visual Basic, Microsoft Visual С Delphi

8.Полнофункциональные гис - к данному классу относят ПО, имеющее широкий спектр применения. В наст. время на рынке присутствует порядка 20-ти таких систем.

Зарубежные: Arc Gis, Arc View Gis, Map Info Professional, Win Gis, Autodesk Map.Стран ближнего зарубежья (российские): ГеоГраф, ИнГео, ГрафИн.Наша, беларуская: Уни Топограф (ГНПО "Агат").Основное отличительное св-во полнофункциональных систем заключается в том, что они позволяют разрабатывать пользовательские приложения с использованием специализированных внутренних сред. Поддерживают большое кол-во форматов растровой и векторной графики, СУБД.ArcView GIS разработана компанией ESRI. Настольная полнофункциональная ГИС, обладающая функциями просмотра, редактирования, набора геоданных, создание макетов печати карт, простейшие функции пространственного анализа. Проект ArcView GIS включает след. компоненты: 1.окно вида - предназначено для работы с пространственной информацией (векторн. карты, растровые изображения). 2.таблицы - предназначены для работы с аттрибутивной БД в формате DBF (dBase). 3.диаграммы - предназначен для создания диаграмм по аттрибутивным данным. 4.компановка - предназначена для формирования карт при выводе их на печать. 5.скрипты - компонент предназначен для разработки пользовотельских приложений, расширяющих функциональность базовой оболочки. Используется Avenue.ArcView GIS - модульная система. Основные модули: 1) Spatial Analyst - модуль пространственного анализа данных - расчёт изолиний, анализ поверхностей, определение уклонов и т.д. 2)Geostatistical Analyst - модуль геостатического анализа данных. Расчёт кореляции, регрессий, определение достоверности данных. 3)Image Analyst - модуль анализа ДДЗ 4)Stereo Analyst - модуль для получения стереомоделей местности на основе ДДЗ.

Arc GIS - первая версия была выпущена в 2001 под номером 8.0. В наст. время - версия 9.4 Arc GIS построен на основе 3-х программных продуктов: Arc View, Arc Info, Arc Editor. Каждый из программных компонентов построен на основе 3-х базовых модулей: ArcMap, ArcCatalog, ArcToolBox. (Дополнительные модули: Spatial Analyst, 3D Analyst, ArcPress, ArcSDE.) ArcMap обеспечивает: 1)работа с различными типами данных 2)средства отображения данных 3)ввод и редактирование данных 4)пространственный анализ 5)создание картографических материалов.ArcCatalog - модуль управления данными.ArcToolBox - набор средств для геообработки и анализа данных.Специализированные ГИС - это программные продукты, предназначенные для решения конкретных задач в определённых областях (лесное хоз-во, транспорт, водное хоз-во и т.д.). Отличительная особенность - базовая оболочка программы обладает, как правило всеми необходимыми функциями без использования каких-л. дополнительных модулей.Примеры: ГИС "Лесные ресурсы", ГИС "Эколог", Лесное хоз-во Topol L, GeoCad System (система ведения земельного и градостроительного хоз-ва), Indor GIS (управление транспортом).

9.Векроризаторы - к данному классу оносят специализированное ПО, предназначенное для создания векторных цифровых карт. При этом выделяют 2 способа векторизации: с помощью дигитайзера(графический планшет) и по растру. Векторизация растра может быть автоматической или автоматизированной. Автоматическая векторизация используется, как правило, при создании векторных карт по результатам тематического дешифрирования ДДЗ. В остальных случаях получают большие ошибки. Наиболее распространены следующие виды ПО данного клавсса: easy trace, map eding, raster desk. К отличительным особенностям данного ПО следует отнести оптимизированные функции создания векторных объектов, автоматическое распознование чётких линий растра; контроль ошибок токологии и их коррекцию; поддержка очень большого кол-ва растровых и векторных форматов.ГИС для публикации карт и работы с ними в Интернет. Работа с пространственной информацией Интернет может осуществляться разными способами: 1)просмотр и осуществление запросов к картографическому сервису 2)осуществление удалённого доступа к базе геоданных с целью не только просмотра, но и редактирования и анализа данных.

При этом может использоваться как специализированное ПО, так и возможности стандартных браузеров. К таким спец. программам следует отнести Arc IMS, WebMap, ArcExplorer, Gis Veb Server. Данные ПО позволяют организовывать как сервер, так и клиентские места.

11. Системы координат, применяемые в ГИС(географическая, прямоугольная).Выделяют 2 основные системы координат: 1.геграфическая. Широта – это угол между плоскостью экватора и нормалью, проведен к земному эллипсоиду. Долгота – это 2-ух гранный угол закл между плоскостями начального (гринвичского) и геодэзического меридиана проходящего ч-з данную точку. Широта откладывается к северу и югу. Долгота к востоку и западу. 2.Прямоуг система координат используется в проекции UTM и Гауса-Крюгера.Для определения системы координат важное значение имеет система отсчёта(Датум). Датум – набор параметров и контрольных точек для точного задания трёхмерной формы Земли и задаёт начало отсчёта для линий широты и долготы. Датум может быть глобальным и локальным. Глобальный датум служит основой для измерения местоположения во всё мире. Локальный датум изменяет положение сфероида так, чтобы наиболее близко совместить его с поверхностью какой-то конкретной области. (прилогется рис. ) Глобальный датум совпадает с центром масс Земли, а локальный – нет.

10. Для создания базы данных различных ГИС-проектов используются данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ). Измеряемой величиной в ДЗЗ является электромагнитная энергия, излучаемая исследуемым объектом. В данном случае мы под ДДЗ понимаем фотографические изображения.ПО для обработки ДДЗ обладает следующими особенностями: 1)работа с координатнопривязанными растровыми изображениями. 2)работа с многоканальными изображениями 3)работа с большими по объёму растрами 4)поддержка специализированных форматов растровой графики. К функциональным особенностям данного ПО относятся: 1)содержат набор процедур для геометрической коррекции данных 2)процедуры светового выравнивания, синтеза, создания мозаик 3)процедуры классификации изображенияВ лабораторных работах для обработки ДДЗ мы использовали пакет программного обеспечения ENVI. Предназначение системы - визуализация и обработка ДДЗ; обработка и анализ мультиспектральных и гиперспектральных снимков, исправление геометрических и радиометрических искажений, пространственная привязка изображений, создание цифровых моделей рельефа, классификация на основе различных алгоритмов. Имеется внутренняя среда создания пользовательских приложений на языке IDL.Также используется система Erdas Image.Классификация изображений: автономная, классификация в обучении. Автономная (IsoData) требует минимум действий пользователя. Входные параметры: максимальное число классов, макс-ное число итераций, порог сходимости, факторы статистического прореживания, выбор оси начальных средних классов, масштабирование диапазонов классов, выбор раскраски. Классификация в обучении подразумевает использование массивов эталонных участков для оценки объектов местности.Для работы с векторными данными используется модуль VECTOR: чтение, запись, создание шейп-файлов ESRI; создание точек, линий, полигонов, реперов; создание и ввод аттрибутивных данных; автостыковка узлов и дуг; разбиение и слияние дуг; сглаживание, уплотнение и генерализация линий; обнаружение ошибок в узлах и полигонах; автоматическое извлечение объектов; ввод данных с дигитайзера или клавиатуры; копирование, переименование, удаление покрытий; перепроецирование.

12. Сущность картографической проекции,кл проекции и их особенности.

Земной элипсойд явл. выпуклой поверхностью кот. Невозможно отобразить на плоскости без складок и разрывов. В этой связи использ. картографические проекции. При этом проблема изображение земной поверхности на плоскости реш. В 2 этапа: 1.выпуклая физич. поверхность земли проецируется на поверхность относимости .(цилиндр либо конус) 2.Поверхность относимости отображается на плоскости (Картографическая проекция-это определенный способ отображать одной поверхности на другой,устанавливая аналитическую зависимость, между координатами точек элипсойдов и соответств. им координат на плоскости) x=(λ ;µ) y= (λ ;µ) , где (λ ;µ) –геог.коорд. х,у прямоуг.коорд. (м)

Точке взятые на одной поверхности соответст. точкам на другой поверхности и наоборот. Непрерывное перемещение точки на одной поверхности соответствует перемещение на второй поверхности .Сущ. 2 способа построение карта графических проекций : геометрический, аналитический. Геометрический способ- основан на законах линейной перспективы. Земной элексойд проектирует, на боковую поверхность цилиндра или конуса .Аналитический способ-основа на формулах устанав.фун. зависимость между точками первой и второй поверхности.Этот способ явл.более гибким и более распространенным.

Класификация картогр.проекций

Все проекции классифицируется по сед. принципам 1.характер искажения 2.по виду меридианов и параллели норм сетки 3.полож. полюса норм. сист. координат 4. По способу использования.

1.по хар. искажения проекции делятся: равно угольные(углы и азимуты передаются без искажений),равно великие(масш.площ. остается пост-м и =1,углы искажаются ) ,равно промежуточные(машт. По одному из гл.направлений сохр и =1) , произвольные(присутствуют все виды искажения).

2.круговые (меридианы и параллели изобр.окруж.,а экватор и след. меридиан элепсойд- прямые линии),азимутальные проекции (порал.одноцентр.окружности ,а меридианы прямые расходящ .радиально из центра параллели) , цилиндрической поверхности(это рараллельные прям,перпенд.своему мередиану,меред пораллел.лин перпенд.(кроме того выд.поликонические,псевдоцилиндр,-они широко не использ))

3.популярные,поперечные,наклонные.

4. сплошные(вся кортографир Поверх проектир на плоскость по одному закону),составные(часть по одному закону,часть по второму)

13 вопрос: Универсальная поперечная проекция Меркатора (UTM), проекция Гаусса-Крюгера :их описание, использование и параметры.

1)Проекция UTM:Получила широкое распространение в мире в связи с использованием материалов космической съемки и систем глобального позиционирования. В данной проекции земля делится на 60-6-и градусные зоны. Зоны пронумированы, в РБ – это 35-я зона. Они основаны на цилиндре, ориентированном параллельно экватору. Координаты UTM выражаются в метрах. Начало отсчета – это пересечения зоны центрального меридиана и экватора. Чтобы исключить отрицательные координаты в проекции используется ложный восточный сдвиг на 500 тысяч метров. Проекция является комфортной, имеются небольшие искажения площади. Масштаб постоянен вдоль центрального меридиана при факторе 0,9996.

Параметры проекции UTM: (для 1-й зоны):

1) широта точки начала отсчета координат-0

2) долгота центрального меридиана зоны-(-177)

3) масштабный коэффициент-(0,9996)

4) ложный восточный сдвиг – 500 тысяч метров

5)ложный северный сдвиг – 0.

2) Проекция Гаусса-Крюгера: Аналогично проекции UTM земной эллипсоид делится на 60-6 –е зоны . Отличие от проекции UTM заключается в том, что нумерация 6-и градусных зон начинается от 1-й зоны, примыкающей к Гринвичскому меридиану с востока. Тоесть номер 6-и градусной зоны (n) проекции Гаусса – Крюгера с номером зоны (N) проекции UTM связан зависимостью:

n=N-30

Для РБ = 5-я зона. Данная проекция применяется для картографических карт для СНГ, начиная с масштаба 1:500т до самых крупных.

Параметры проекции (для 1-й зоны):

1) широта точки начала отсчета координат-0

2) долгота центрального меридиана зоны- (30)-соответствует 31-й зоне проекции UTM.

3) масштабный коэффициент на центральном меридиане -1

4)ложный восточный сдвиг – 500 тысяч метров

5) ложный северный сдвиг – 0 метров.

14.Технология коордитн. привязки вект циф. карт

Установка картограф.проекц.для цифр.карт в ГИС,возможно только для данных сохр.в ед.долготы и широты. Для карт сохр в ед проекции перепроекцирования налету осущичтвить невозможно.

Для корд. Привязки и установки картогр. проекций в гис использ 2 подхода.

1.преобразовывает проекции и сист координат на основе машт. обеспечением с использ.програм. модулей.

2. координатные привязки выполнение координ. Привязки осущ.на основе вспомогательного картограф. Слоя кот уже наход в требуемой сист координат. Получения слоя возможны разными метод.использ. тапографич.карт,материалов космической съемки ,средст.глобальн. позиционирования, использование привязанных векторных карт.

Трансформация векторных карт вкл. след. процедуры: 1.выбор способа трансформации. 2.локализация контрольных точек. 3. расчет ошибки трансформации.4.переопределение координатных вершин векторных объектов в новую систему координат.

Трансформ. основана на полинаминовальном преобразовании координатных вершин. Выбор способа трансформации определяет степенью полигона, как правило используется 1-ой, 2-ой, 3-ой степеней. При использовании полигона 1-ой степени выполняется линейная проб. координат: u = a1+a2*x+a3*y; v=b1+b2*x+b3*y

u,v – координатные вершины до привязки; х,у – коорд. вершины после привязки. С помощью линейного преобразования выполняются операции параллельно переноса цифр. карт изменения их масштаба и картографических проекций. При выполнении трансформации искаженных цифровых карт использ полигоны n-ой степени.

Определение кооф-ов полигонов выполняется на основе указания контрольн.точек путем решения системы уравнений.

Локализация контрольных точек должна выполняться таким образом, чтобы оценка трансформации была наименьшей. Для этого контр-е точки распологают равномерно по цифровой карте.В кач-ве контр-х точек используют хорошо идентифицированные объекты местности пересечение дорог, квартальных просек, вершин окружных границ и т.д.

После установления кооф-ов полинома,выполн-ся расчет средней квадратной ошибки привязки карты Проведение трансформ-и выполняется на основе созданного полиномиального уравнения.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]